Дипломная (вкр): Проект пожарного аварийно-спасательного автомобиля

Таблица 6.6 - Параметры мощностного баланса АСА

Рисунок 6.6 - График мощностного баланса:

Точка А соответствует максимально возможной скорости движения АСА в заданных условиях с учетом сил сопротивления движению, а именно сил сопротивления дороги т.е. качению и подъему, и аэродинамических составляющих сил сопротивления воздуха.

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНОГО АВТОМОБИЛЯ

.1 Показатели топливной экономичности

Основным оценочным показателем топливной экономичности ПА является общий расход топлива, отнесенный к пройденному пути.

Топливно-экономической характеристикой называется зависимость путевого расхода топлива от скорости ПА при установившемся движении по дорогам с различным коэффициентом сопротивления. Она может быть построена для каждой передачи.

Путевой расход топлива определяем по формуле:

Qs = qN(NД+NВ) kn∙kИ/(36 υA∙ηтр∙ρт), (7.1)

где Qs - путевой расход топлива, л /100 км;

qN- удельный расход топлива проектируемого двигателя при Nmах: для дизелей qN = 195...230 г·(кВт·ч)-1;

kn- коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя;

kи - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя;

ρт - плотность топлива: для дизельного топлива рт= 0,86 г·см-3.

Qs =230(25 + 2,5)1,04∙1,1 /( 36∙8∙0,85∙0,86) = 34,16 л/100 км

Результаты расчетов сводим в таблицу 7.1, по данным которой строим зависимость Qs = f (υA), представленную на рисунке 7.1.

Таблица 7.1 - Параметры топливно-экономической характеристики АСА

.2 Показатели тормозных свойств

Основными оценочными показателями динамичности ПА при торможении является замедление - j3 (м·с-2 ) и путь торможения - SТ(м):

JЗ = (φ∙соsα + f ± sinα); (7.2)

SТ = υА2 / 2g (φ∙ соsα +f ± sinα), (7.3)

где φ - коэффициент сцепления шин с дорогой, принимается φ = 0,6;

υА - принимается для расчетов υА = 0,6*υAmax;

f - коэффициент сопротивления качению колес, принимается f = 0,02.

j3 = (0,6∙0,98 + 0,02 + 0,05) 9,8 = 6,45 мс2Т = (0,6∙26)2 /2*9,8 (0,6*0,98 + 0,02 + 0,05) = 18,87 м

Рисунок 7.1 - Топливно-экономическая характеристика АСА

.3 Показатели устойчивости

За оценочные показатели поперечной устойчивости ПА на кривой полотна дороги принимаются критические скорости движения, при которых наступает боковое опрокидывание или занос автомобиля:

υоп = (g∙R∙B/2 hg) 1/2, (7.4)

υ3 = (g∙R∙φ)1/2, (7.5)

где υоп - критическая скорость ПА по боковому опрокидыванию, м·с-1;

R - радиус кривой полотна дороги, м;

В - колея автомобиля, м;

hg - высота расположения центра масс, принимается из комп. схемы, м;

υ3 - критическая скорость движения ПА по боковому заносу, м·с-1

υоп = (9,8∙25∙2,2 / 2∙1,4) 1/2 = 13,29 м·с-1

υ3 = (9,8∙25∙0,6)1/2 = 12,12 м·с-1

По данным расчетов, в соответствии с заданными условиями, строим зависимости, представленные на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Зависимости критических скоростей от радиусов кривизны дороги

.4 Показатели управляемости

Критическая скорость ПА по условиям управляемости -υупр(м·с-1) определяется по следующей формуле:

υупр = (((φу 2 - f2) / tgθ - f) L Cosθ∙g)1/2, (7.6)

где φу - коэффициент сцепления управляемых колес с дорогой, принимаемый в расчетах равным 0,6;

θ - максимальный средний угол поворота управляемых колес ПА, обычно θ = 0,62...0,7 рад. (35...40°);

L - колесная база ПА, м

υупр = (((0,62 - 0,022) / 0,7 - 0,02) 5,2∙0,55∙9,8)1/2 = 3,7 мс-1

Если ПА движется со скоростью большей, чем υупр, то управляемые колеса будут проскальзывать в поперечном направлении и поворот их на еще больший угол не изменит общего направления движения.

Предельный радиус поворота при эластичных шинах - RЭ (м) определяется как:

RЭ = L / (tg (θ - σ,) + tg σ2), (7.7)

где σ1 и σ2 - углы увода колес, соответственно, передней и задней оси, град:

σ1 = Fσ1 / Ʃkув,

σ2 = Fσ2 / Ʃkув, (7.8)

где kув - коэффициент сопротивления уводу одного колеса: для грузовых kув = 800...1500 Н·град-1

Предельные значения боковых сил на колесах передней - Fσ1 и задней - Fσ2 (Н) оси, при которых колеса катятся еще без бокового скольжения, определяются из выражений:

Fσ1 = 0,4φ∙G1;

Fσ2 = 0,4φ ∙G2; (7.9)

где φ - коэффициент сцепления колес с дорогой, принимаемый в расчетах равным 0,6;

G1, G2 - силы тяжести от полной массы ПА, приходящиеся, соответственно, на переднюю, заднюю ось автомобиля, Н.

RЭ = 5,2 / (tg 40 +tg 0,6) = 9,9 м.

Путем сравнения предельного радиуса поворота при эластичных шинах с радиусом поворота при жестких шинах определяют поворачиваемость ПА:

R= L / tg θ. (7.10)

R= 5,2 / 0,55 = 9,4 м.

В данном случае RЭ = 9,9 > R=9,4, поэтому можно констатировать, что АСА обладает поворачиваемостью, близкой к нейтральной. Это соответствует заводским характеристикам автомобилей КамАЗ и обеспечивает приемлемую характеристику с точки зрения безопасности.

8. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ФИКСАЦИИ СМЕННОГО МОДУЛЯ

.1 Разработка принципиальной схемы фиксатора

Анализ существующих схем фиксации и креплений сменных кузовов и модулей показал, что наибольшее распространение получили роликовые конструкции. Однако опыт немецких коллег по эксплуатации подобных конструкций выявил у последних целый ряд недостатков. Основным из них является высокая стоимость.

Нами в проекте предлагается максимально простая и надежная схема, показанная на рисунке 8.1. Разработанная схема фиксации позволяет в полуавтоматическом режиме, при помощи гидравлически перемещаемого штока, легко и надежно закрепить модуль на платформе.

Рисунок 8.1 - Принципиальная схема фиксатора:

-модуль; 2-ухо; 3-фиксирующий палец-шток; 4-гидроцилиндр; 5-дроссель; 6-электрогидрокран; 7-насос; 8-бак; 9-переключатель

8.2 Расчет штока фиксатора

Расчет удерживающих модуль штоков или пальцев по направлениям среза можно провести по ниже представленной методике.

Исходные данные:

максимальная нагрузка (масса модуля) - 2000 кг,

т.е. максимально возможное усилие составит F = 19600 Н;

число опорных пальцев n = 1;

предел прочности на срез для СТ 3 [τ] = 21*9,8 Н·мм-2;

i - число плоскостей среза i = 2.

Условия прочности по направлениям среза

σmax = (F / ( n(π/4)*d2*i)) ≤ [τ], (8.1)

тогда диаметр пальца можно определить как:

d = (F / ( [τ]*п(π/4)*i))1/2 = 16,4 мм. (8.2)

С учетом динамических нагрузок, а это можно определить через коэффициент, для нашего случая коэффициент будет находиться в пределах 1,6...1,8, диаметр штока фиксатора одного запорного-удерживающего устройства не должен быть менее 29,52 мм, что позволит рекомендовать диаметр - 30 мм.

9. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ «МОДУЛЬНОГО» ПЕНОБАКА

Автомобильные установки водопенного тушения обеспечивают хранение, смешивание, подачу огнетушащих веществ и определяют тактико-технические возможности пожарной машины.

Как правило, они включают цистерну (для воды, бак для пенообразователя, пожарный насос, вакуум-кран, стационарный пеносмеситель, соединенные между собой системой трубопроводов, оборудованных задвижками, вентилями, кранами, клапанами, контрольно-измерительными приборами.

Для управления установками водопенного тушения используется как ручной механический привод, так и дистанционные системы управления с пневматическим, гидравлическим и электромеханическим приводом. Контроль за работой систем осуществляется с помощью манометров, мановакуумметров, тахометров.

Принципиальные схемы установок водопенного тушения основных пожарных автомобилей являются однотипными и отличаются друг от друга лишь наличием стационарных лафетных стволов, числом емкостей для огнетушащих веществ, конструктивными особенностями запорной и питающей арматуры.

В водопенных установках пожаротушения так же, как и в других аналогичных установках, для хранения огнетушащих веществ применяются цистерны, баки, баллоны и другие емкости. В зависимости от вида и способа подачи огнетушащих веществ эти емкости делятся на емкости свободного заполнения и емкости, работающие под избыточным давлением.

Объем емкостей, устанавливаемых на пожарных автомобилях, зависит от назначения последних, свойств вывозимых огнетушащих веществ, интенсивности их подачи в зону горения, грузоподъемности используемого шасси и многих других факторов, которые необходимо учитывать при создании новых и модернизации существующих пожарных машин.

Рисунок 9.1 - Автомобильная установка водопенного тушения:

-всасывающий патрубок; 2-пожарный насос; 3-вакуум-кран; 4-трубопровод подачи холодной воды в змеевик теплообменника; 5-напорные патрубки; 6-трубо провод подачи огнетушащей жидкости из цистерны; 7-трубопровод подачи воды в цистерну; 8-цистерна; 9-лафетный ствол; 10-пенобак; 11-трубопровод подачи пенообразователя из пенобака; 12-трубопровод подачи пенообразователя из цистерны; 13-штуцер; 14-напорный патрубок пеносмесителя; 15-мановакуумметр напорной полости . насоса; 16-пеносмеситель; 17-мановакуумметр всасывающей полости насоса; 18-трубопровод для возвращения воды в насос из змеевика теплообменника.

В нашем случае стоит задача оценить возможности дополнительного, автономно вывозимого пенобака. Очень часто, при ликвидации крупных аварий и тушении пожаров, запаса пенообразователя, вывозимого цистернами недостаточно. Поэтому предлагается оборудовать аварийно-спасательный автомобиль сменной емкостью для пенообразователя, что позволит использовать эту машину совместно с цистернами, автонасосами и другими внешними устройствами подачи воды.

На проектируемом автомобиле АСА возможна установка модуля с емкостью до 2000 л. Попробуем оценить площадь тушения пожара при помощи такого количества пенообразователя.

В практических расчетах известна методика определения объема емкости для вывозимого основного огнетушащего вещества - Vо определяется по формуле. В конкретной задаче с учетом того, что при тушении пожаров подача воды будет осуществляться от внешнего источника (автоцистерны, мотопомпы, автонасоса и т.д.) объем необходимого основного огнетушащего вещества (воды) определится как:

Vо = 60k ∙ FП ∙ J ∙τр, (9.1)

где k - коэффициент запаса, принимается k = 1,1; 1,2;

FП - среднестатистическая площадь пожара, м2;

J - интенсивность подачи огнетушащего вещества, 0,1 л·(с·м2)-1;

τР - расчетное время тушения, 4,5 мин.

Минимальный объем дополнительной емкости - Vд для хранения химического вещества (пенообразователя, смачивателя и т.п.), добавляемого в воду с целью повышения ее огнетушащей способности, определяется по формуле:

Vд = VВ ∙ с / 100, (9.2)

где VВ - вместимость цистерны, заполненной водой, л;

с - процентное содержание химвещества, добавляемого в воду, %.

Подставив все исходные значения в вышеприведенные формулы, определим, что для 2000 л пенообразователя потребуется 33000 л воды, а полученным раствором можно будет потушить 1000 м2 площади пожара.

Толщину стенки - 8 емкости для огнетушащего вещества определим по формуле: